Молибденитовые чипы лучше графеновых?

Создано 09.02.2011 00:15

Автор: orijanka

Мы еще не успели в полной мере оценить уникальные свойства многообещающих графеновых чипов, а швейцарские ученые из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) уже спешат с новым сенсационным открытием, способным обскакать и графен, и более распространенный кремний. Неожиданным героем дня стал молибденит. Результаты открытия, демонстрирующие возможности использования молибденита в качестве полупроводника, были опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.

Группа исследователей из Лаборатории наноразмерной электроники и наноструктур при EPFL убеждена, что именно молибденит имеет все шансы стать основой для энергоэффективной и суперкомпактной микроэлектроники будущего.

Молибденит (MoS2) – сульфид молибдена, является мягким свинцово-серым минералом с жирным металлическим блеском. Он во многом схож с графеном и к тому же в изобилии встречается в природе. Крупные месторождения молибденита находятся в США, Канаде, России, Чили, Украине, Германии, Норвегии, Чехии. В настоящий момент молибденит используется в стальных сплавах и в качестве компонента смазочных материалов. Но ученые пророчат скромному материалу большое будущее в производстве миниатюрных транзисторов, светодиодов и солнечных элементов.

Кремний, графен или молибденит?

На сегодняшний день самым ходовым материалом для электронных и компьютерных чипов выступает кремний.

Из чистого кремния создают полупроводниковые кремниевые платы для электроники и фотогальванических устройств. На смену ему спешит графен. Но согласно Андрасу Кису, профессору технологического института и члену исследовательской команды, молибденит имеет два весомых преимущества: меньший объем и значительно большую энергоэффективность.

кремний В отличии от кремния, являющегося трехмерным материалом, молибденит, как и графен, представляет собой очень тонкую, легкую двумерную структуру, пригодную для использования в нанотехнологиях.

«В молибденитовой пластине толщиной всего в 0,65 нанометра электроны способны перемещаться с такой же легкостью, как и в кремниевой пластине толщиной в 2 нанометра, – поясняет Кис. – Однако на сегодняшний день невозможно создать кремниевую пластину сопоставимой толщины с монослойной молибденитовой».

В 100 000 раз меньше энергии

Более того, проведенные исследования показали, что молибденитовые транзисторы способны потреблять в 100 000 раз меньше энергии в ждущем режиме, чем традиционные кремниевые устройства.

В физике твердого тела зонная теория представляет энергию электронов в материале. В полупроводниках есть безэлектронные участки – так называемые зоны запрещенных энергий. Оптические и электрические свойства материала в соответствии с зонной теорией во многом зависят от величины запрещенной зоны между зонами валентности и проводимости.

Молибденит лучше графена?

«Правильная» величина запрещенной зоны дает возможность определенным электронам «перепрыгивать» через нее, позволяя более эффективно контролировать электрические свойства материала. Полупроводники с «энергетическим зазором» необходимы для включения и выключения транзисторов. В данном аспекте молибденит намного превосходит графен, лишенный подобной зоны. Более того, ученые верят, что имеющийся в молибдените «промежуток» в 1,8 электронвольта является идеальным.

Журнал FacePla.net уже писал, что за открытие графена ученые из Манчестерского университета Андрей Гейм и Константин Новоселов были удостоены Нобелевской премии. Будет ли иметь открытие швейцарских ученых такой же резонанс и усовершенствует ли оно микроэлектронику, покажет время.